网络分层模型是为了简化网络设计和维护，将复杂的网络通信过程分解为若干层次，每一层都有其独特的功能和对应的协议。最常用的网络模型是 OSI（开放系统互连）模型和 TCP/IP 模型。

OSI 模型

OSI 模型由国际标准化组织（ISO）提出，包含七层：

  1. 应用层（Application Layer）：提供网络服务给应用程序，例如 HTTP、FTP、SMTP。
  2. 表示层（Presentation Layer）：处理数据的表示方式、编码和转换功能，例如加密解密、转换文件格式。
  3. 会话层（Session Layer）：建立、管理和终止会话，控制连接和端到端的数据交换。
  4. 传输层（Transport Layer）：负责数据的端到端传输和错误恢复，例如 TCP、UDP。
  5. 网络层（Network Layer）：处理数据包从源到目的地的传递和路由选择，例如 IP、ICMP。
  6. 数据链路层（Data Link Layer）：处理数据帧的传输，包括错误检测和修正，例如 Ethernet、PPP。
  7. 物理层（Physical Layer）：处理数据的物理传输，包括电缆、光纤、无线电传输等。

TCP/IP 模型

TCP/IP 模型是互联网的基础，通常被分为四层：

  1. 应用层：等同于 OSI 模型的应用层、表示层和会话层，处理高级应用协议，例如 HTTP、SMTP、FTP。
  2. 传输层：提供端到端的数据传输服务，使用 TCP（传输控制协议）和 UDP（用户数据报协议）。
  3. 网络层：负责数据包的选择和转发，使用的是 IP 协议，包括 IPv4 或 IPv6。
  4. 网络接口层：相当于 OSI 模型的数据链路层和物理层，负责数据帧的物理传输。

常见协议

在 TCP/IP 模型中，通信协议按照四层结构进行划分，每层担任不同的通信任务，并使用各自的协议来执行这些任务。以下是按照 TCP/IP 四层模型划分的主要协议类型：

应用层

应用层包括所有针对特定应用的协议，这些协议直接为用户应用程序如网络浏览器、电子邮件客户端等提供服务。主要协议包括：

  • HTTP（超文本传输协议）：Web 浏览和数据访问的主要协议。
  • HTTPS（HTTP 安全）：安全版本的 HTTP，使用 SSL/TLS 加密。
  • FTP（文件传输协议）：用于在网络中传输文件。
  • SMTP（简单邮件传输协议）：用于发送电子邮件。
  • POP3（邮局协议第三版）和 IMAP（互联网消息访问协议）：用于接收电子邮件。
  • DNS（域名系统）：将域名解析为 IP 地址。
  • SSH（安全外壳协议）：用于安全访问远程计算机。

传输层

传输层负责提供进程与进程之间的通信。在这一层，协议主要处理数据传输的细节，确保数据正确且有效地从源头传到目的地。主要协议包括：

  • TCP（传输控制协议）：提供可靠的、面向连接的数据传输服务。确保数据包正确顺序到达，广泛用于需要高可靠性的应用，如网页浏览、文件传输、电子邮件等。
  • UDP（用户数据报协议）：提供无连接的数据传输服务，适用于对速度要求高但可以容忍一定数据丢失的应用，如视频流和在线游戏。

网络层

网络层负责处理数据包在网络中的活动，包括数据包的路由选择和传输。主要协议包括：

  • IP（互联网协议）：核心协议，负责寻址和路由。IP 协议有两个版本：
    • IPv4：最广泛使用的版本。
    • IPv6：新版本，提供更大的地址空间和改进的特性。
  • ICMP（互联网控制消息协议）：用于发送错误消息和网络通信的控制消息。
  • ARP（地址解析协议）：用于解析网络层的 IP 地址到数据链路层的物理地址。

链路层

链路层处理与物理网络的接口，包括数据在物理网络媒介上的传输。这一层的协议主要关注于本地网络范围内的数据交换。主要协议包括：

  • Ethernet：最常用的局域网技术。
  • PPP（点对点协议）：在点对点连接中封装网络层数据包。
  • Wi-Fi：无线局域网标准。